工程材料第9章.ppt

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1、9第9章 铸 造 第9章 铸 造 9.1 铸造工艺基础铸造工艺基础 9.2 砂型铸造砂型铸造 9.3 铸件结构工艺性铸件结构工艺性 9.4 特种铸造简介特种铸造简介 知识窗知识窗铸造新技术铸造新技术 自测习题自测习题 9第9章 铸 造 9.1 铸造工艺基础铸造工艺基础 铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状、尺寸和性能的铸件的成型方法。铸造方法常用于制造零件毛坯，毛坯经切削加工后成为零件。铸造方法常用于制造承受静载荷及压应力的结构件，如箱体、床身、支架等。此外，一些有特殊性能要求的构件，如球磨机的衬板、犁铧、轧辊等也常采用铸造方法制造。9第9章 铸 造 铸造生产具

2、有如下特点：(1)较强的适应性。铸件形状不受限制。铸造可生产出形状复杂的铸件，特别是能够制造具有复杂内腔的铸件，如内燃机气缸体、变速箱箱体等。铸件材料不受限制。工业生产中常用的金属材料，如各种铸铁、非合金钢、低合金钢、合金钢、有色金属等，都可用于铸造生产。此外，部分高分子材料、陶瓷材料等非金属材料也适合铸造成型。9第9章 铸 造 铸件的尺寸、质量和生产批量不受限制。用铸造方法可以生产出质量从几克到数百吨、壁厚从0.5mm到500mm的各种铸件。(2)具有良好的经济性。铸造不需要昂贵的设备；铸件的形状和尺寸接近于零件，能够节省金属材料和切削加工费用；金属材料来源广泛。因此，铸件的成本较低，经济性

3、好。(3)铸件力学性能较差，质量不稳定。铸造的工序多，而且部分工艺过程难以控制，因此铸件缺陷较多，废品率较高，质量不稳定。铸件内部偏析较重，铸件的晶粒粗大，所以铸件的力学性能较差。9第9章 铸 造 9.1.1 金属的铸造性能金属的铸造性能1流动性流动性是指金属液的流动能力。1)流动性对铸件质量的影响金属液的流动性越好，金属液的充型能力越强。良好的流动性有利于金属充满铸型，有利于金属液中非金属夹杂物和气体的排出，从而避免铸件产生冷隔和浇不足、夹渣和气孔等缺陷。9第9章 铸 造 2)影响流动性的因素(1)浇注温度对流动性的影响。在同样的冷却条件下，浇注温度越高，金属液所含的热量越多，金属液在停止流

4、动前传给铸型的热量也越多，铸型温度就越高，金属的冷却速度就越低，金属保持液态的时间也就越长，从而使金属液的流动性增强，提高金属液的流动性。此外，浇注温度高，会降低金属液的粘度，也有利于提高流动性。灰口铸铁的合理浇注温度一般为12001380，铸造碳钢的合理浇注温度为15201620。9第9章 铸 造(2)合金成分对流动性的影响。成分不同的合金具有不同的结晶特点，其流动性也不同。纯金属和共晶成分的合金是在恒温下结晶的，结晶时从表面开始向中心逐层凝固，结晶前沿较为平滑，尚未凝固的金属液流动阻力小，因此它们流动性最好。其他合金的凝固过程是在一定温度范围内完成的，在结晶温度范围内同时存在固、液两相，固

5、态的树枝状晶体会阻碍金属液的流动，因此其流动性较差。9第9章 铸 造(3)铸型对流动性的影响。铸型材料、浇注系统结构和尺寸、型腔表面粗糙度等，均影响金属液的流动性。铸型中凡是增加金属液流动阻力和提高金属液冷却速度的因素均使流动性降低。9第9章 铸 造 2收缩性1)收缩的三个阶段合金从浇注温度冷却到室温的过程中要经过液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。液态收缩是指金属液从浇注温度冷却到凝固开始温度而发生的收缩；凝固收缩是指金属液在凝固阶段的收缩；固态收缩是指金属从凝固终止温度冷却到室温而发生的收缩。合金的液态收缩和凝固收缩主要表现为合金液的体积减小，通常用体积收缩率来表示。合金的固态收缩，虽然

6、也有体积变化，但它主要表现为铸件外部尺寸的变化，通常用线收缩率来表示。9第9章 铸 造 2)影响收缩的因素影响收缩的因素有化学成分、浇注温度、铸件结构与铸型条件等。(1)化学成分。不同成分的合金，其收缩率也不同。总体体积收缩率，铸造碳钢为9%12%，白口铸铁为12%14%，灰口铸铁为6%8%。线收缩率，铸钢为2%左右，灰铸铁为1%左右。(2)浇注温度。浇注温度越高，液态收缩量就越大。综合考虑浇注温度对流动性和收缩性的影响，在铸造生产中对浇注温度的要求是“高温出炉、低温浇注”。9第9章 铸 造(3)铸件结构和铸型条件。铸件结构和铸型会使金属产生收缩受阻现象。因此，当铸件结构设计不合理或型砂、芯砂

7、的退让性差时，铸件就容易产生收缩阻力，造成铸造应力。铸造应力是产生铸件变形和裂纹的主要原因。因此，设计铸件结构时应使铸件的实际线收缩率小于自由线收缩率，同时，要求铸型具有良好的退让性。9第9章 铸 造 3)收缩性对铸件质量的影响金属的收缩是铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形、铸造应力的基本原因。液态收缩和凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松缺陷的基本原因。固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹等缺陷的主要原因。缩孔和缩松的形成与预防收缩性大的金属液在铸型内凝固时，铸件内部会因为金属液得不到补充而形成较大的孔洞，这种孔洞称为缩孔。缩孔如图9-1所示，缩孔通常都隐藏在铸件上部或最后凝固部位，往往经过机械加工后才

8、会暴露出来。9第9章 铸 造 图9-1缩孔(a)壁厚不均匀；(b)壁厚均匀9第9章 铸 造 具有较大结晶温度范围的合金，其结晶是在铸件截面上一定宽度的区域内同时进行的，先形成的树枝状晶体彼此相互交错，将金属液分割成许多小的封闭区域，封闭区域内的金属液凝固时得不到补充，则形成许多分散的小缩孔。铸件中的这种分散孔洞称为“缩松”。缩松的形成过程如图9-2所示。9第9章 铸 造 图9-2缩松的形成过程示意图9第9章 铸 造 预防缩孔可以采用两种方式：一是将内浇口设置在铸件的厚壁处，适当扩大内浇道的截面积，利用浇道直接进行补缩；二是合理设置冒口和冷铁，控制铸件的凝固过程，实现顺序凝固，也可以获得没有缩孔

9、的致密铸件。9第9章 铸 造 所谓顺序凝固，是指铸件按“薄壁厚壁冒口”的顺序进行凝固的过程。通过增设冒口或设置冷铁等一系列措施，可使铸件远离冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口部位凝固，最后冒口本身凝固。按照这个凝固顺序，使铸件各个部位均能得到金属液的充分补缩，最后将缩孔转移到冒口之中，即可得到无缩孔的铸件。冒口为铸件的多余部分，在铸件清理时切除。图9-3所示为冒口布置示意图。9第9章 铸 造 图9-3冒口布置示意图(a)不合理；(b)合理；(c)合理9第9章 铸 造 铸造应力、变形和裂纹的形成与预防铸件在凝固和冷却过程中，由于收缩不均匀等因素而引起的内应力称为铸造应力。铸造应力分为收缩应力、热应

10、力和相变应力。收缩应力是由于铸型、型芯等阻碍铸件收缩而产生的内应力；热应力是由于铸件各部分冷却、收缩不均匀而引起的内应力；相变应力是由于固态相变造成各部分体积发生不均衡变化而引起的内应力。为了减少铸件产生收缩应力，应提高铸型和型芯的退让性。例如，在型砂中加入适量的锯末或在芯砂中加入特殊粘结剂等，均会提高铸型和型芯的退让性。9第9章 铸 造 9.1.2 铸件缺陷分析铸件缺陷分析1铸件缺陷的分类(1)根据铸件缺陷严重程度，将铸件缺陷分为：严重缺陷。这类缺陷的铸件不能修补，只能报废。中等缺陷。这类缺陷的铸件，可允许修补后再使用。小缺陷。这类缺陷可以修补甚至不修补即可使用。9第9章 铸 造(2)按铸件

11、性质，将铸件缺陷分为：孔眼类缺陷。如气孔、缩孔、缩松、渣眼、砂眼等。裂纹类缺陷。如热裂、冷裂等。表面缺陷。如粘砂、夹砂、冷隔等。铸件形状、尺寸和质量不合格。如多肉、抬箱、错箱、变形、偏心、重量不合格、尺寸不合格等。铸件成分、组织、性能不合格。如化学成分不合格、金相组织不合格、物理机械性能不合格。9第9章 铸 造 2铸件的常见缺陷及其产生原因(1)缩孔：铸件厚截面处出现的形状不规则的孔洞，缩孔的内壁粗糙；缩松：铸件截面上细小而分散的缩孔。产生原因：浇注系统或冒口设置不正确，无法补缩或补缩不足；浇注温度过高，金属液收缩过大；铸件设计不合理，壁厚不均匀且无法补缩；铸铁中C、Si含量少，合金元素多时易

12、出现缩松。9第9章 铸 造(2)砂眼：铸件内部或表面带有砂粒的孔洞。产生原因：型砂强度不够或局部没舂紧，掉砂；型腔、浇注系统内散砂未吹净；合型时砂型局部挤坏，掉砂；浇注系统不台理，冲坏砂型(芯)。(3)渣气孔：铸件的上表面充满熔渣的孔洞，常与气孔并存，大小不一，成群集结。产生原因：浇注温度太低，熔渣不易上浮；浇注时没挡住熔渣；浇注系统不正确，挡渣作用差。9第9章 铸 造(4)粘砂：铸件表面粘附着一层砂粒和金属的机械混合物，使铸件表面粗糙。产生原因：砂型舂得太松，型腔表面不致密；浇注温度过高，金属液渗透力大；砂粒过粗，砂粒间空隙过大。9第9章 铸 造(5)夹砂：铸件表面产生的疤片状金属突起物，使

13、表面粗糙，边缘锐利，且在金属片和铸件之间夹有一层型砂。产生原因：型砂热湿强度低。型腔表层受热膨胀后易鼓起或开裂；砂型局部紧实度过大，水分过多，水分烘干后易出现脱皮；内浇道过于集中，使局部砂型烘烤厉害；浇注温度过高，浇注速度过慢。(6)偏芯：铸件内腔和局部形状位置偏错。产生原因：型芯变形；下芯时放偏；型芯没固定好，浇注时被冲偏。9第9章 铸 造(7)浇不足：铸件残缺，或形状完整但边角圆精光亮；冷隔：铸件上有未完全融合的缝隙，边缘呈圆角。产生原因：浇注温度过低；浇注速度过慢或断流；内浇道截面尺寸过小，位置不当；未开出气口，金属液的流动受型内气体阻碍；远离浇注系统的铸件壁过薄。(8)错型：铸件的一部

14、分与另一部分在分型面处相互错开。产生原因：合型时上、下型错位；定位销或泥记号不准；造型时上、下模有错动。9第9章 铸 造(9)热裂：铸件开裂，裂纹断面严重氧化，呈暗蓝色，外形曲折而不规则；冷裂：裂纹断面不氧化并发亮，有时轻微氧化，呈连续直线状。产生原因：砂型(芯)退让性差，阻碍铸件收缩而引起过大的内应力；浇注系统开设不当，阻碍铸件收缩；铸件设计不合理，薄厚差别大。9第9章 铸 造 9.2 砂砂 型型 铸铸 造造 9.2.1 砂型铸造的工艺过程砂型铸造的工艺过程 图9-4砂型铸造的工艺过程示意图9第9章 铸 造 1造型用型砂及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型。造型时，用模样形成铸型的型腔。铸

15、造时，型腔形成铸件的外部轮廓。制造铸型用的材料称为造型材料。造型材料包括型砂和芯砂。型砂和芯砂由原砂、粘结剂(粘土和膨润土、水玻璃、植物油、树脂等)、附加物(煤粉或木屑等)、旧砂和水组成。在造型过程中造型材料的好坏，直接影响铸件的质量。为了获得合格的铸件，型砂应具备一定强度、可塑性、耐火性、透气性、退让性和溃散性等性能。9第9章 铸 造 造型方法分为手工造型和机器造型两大类。(1)手工造型。全部用手工或手动工具完成造型过程的造型方法称为手工造型。手工造型操作灵活，适应性强，模样成本低，生产准备简单，但造型效率低，劳动强度大，劳动环境差，主要用于单件、小批量生产。手工造型方法有以下几种：整模造型

16、。整模造型是将模样做成与零件形状相对应的整体结构而进行造型的方法。造型时，把模样整体放在一个砂箱内，并以模样一端的最大表面作为铸型的分型面，整模造型过程如图9-5所示。这种造型方法操作简便，模样容易制造，适用于形状简单且最大截面在零件某一端部的铸件。9第9章 铸 造 图9-5整模造型9第9章 铸 造 分模造型。模样分为两半，造型时模样分别在上、下型内，这种造型方法称为分模造型，分模造型过程如图9-6所示。这种造型方法操作简便，应用广泛，适用于生产最大截面在模样中部，难以进行整模造型的铸件，如套筒、阀体、管子、箱体等。9第9章 铸 造 图9-6分模造型(a)造下型；(b)造上型；(c)起模；(d

17、)开浇道，下芯；(e)合型；(f)带浇道的铸件9第9章 铸 造 挖砂造型。模样是整体的，但铸件的分型面为曲面，为了能起出模样，造型时用手工将阻碍起模的型砂挖去的造型方法称为挖砂造型。图9-7所示为手轮铸件的挖砂造型过程。此法适用于小批量生产最大截面为曲面的铸件。9第9章 铸 造 图9-7手轮铸件的挖砂造型过程(a)造下型；(b)翻下型，挖修分型面；(c)造上型，开型，起模；(d)合型；(e)带浇道的铸件9第9章 铸 造 假箱造型。假箱造型是特殊的挖砂造型方法。当挖砂造型生产的铸件有一定批量时，为了避免每次挖砂操作，提高造型效率，可以采用假箱造型方法：预先制造好“假箱”，用它造上型和下型，如图9

18、-8所示。因为“假箱”能够多次使用，所以避免了每次挖砂操作，提高了造型效率。9第9章 铸 造 图9-8假箱造型(a)模样放在假箱上；(b)造下型；(c)翻下型，待造上型9第9章 铸 造 活块造型。铸件上的一些小凸台、肋条等结构，造型时妨碍起模。造型时可将模样的凸出部分作成活块，起模时先将主体模起出，然后再从侧面取出活块，这种造型方法称为活块造型，如图9-9所示。但必须注意的是，活块的总厚度不得大于模样主体部分的厚度，否则活块取不出来。9第9章 铸 造 图9-9活块造型(a)造下型，拔出钉子；(b)取出模样主体；(c)取出活块9第9章 铸 造 三箱造型。当铸件的外形特征是两端截面大而中间截面小时

19、，只用两个砂箱、一个分型面不能完成起模操作，需要从小截面处分开模样，并用三个砂箱进行造型，这种造型方法称为三箱造型，如图9-10所示。刮板造型。不用模样而使用刮板的造型方法称为刮板造型，如图9-11所示。这种造型方法可以降低模样制作成本，缩短生产准备时间，但是生产效率低，操作工人技术水平较高，只适用于单件或小批量生产具有等截面的大中型回转体铸件，如带轮、飞轮、齿轮、弯管等。9第9章 铸 造(2)机器造型。用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型方法称为机器造型。机器造型的实质就是用机器代替人完成手工紧砂和起模过程，它是现代化铸造车间的基本造型方法。其特点是：生产率高，铸件尺寸精度高，表面质量好，

20、改善了工人劳动条件，适用于成批和大量生产。常用的紧砂方法有震实、压实、震压、抛砂、射压等几种型式，其中震压式紧砂方法应用最广。图9-12所示为震压式紧砂方法。9第9章 铸 造 2造芯造芯型芯用来获得铸件的内腔，有时也可作为铸件难以起模部分的局部铸型。制造型芯的过程称为造芯。浇注时，型芯受金属液的冲击、包围和烘烤，因此，要求芯砂具有比普通型砂更好的综合性能。与型砂相比，芯砂必须具有更高的强度、耐火性、透气性、退让性和溃散性。造芯方法分为手工造芯和机器造芯。手工造芯时，主要采用芯盒造芯，如图9-14所示，它可以造出形状比较复杂的型芯。单件、小批生产大中型回转体型芯时，可采用刮板造芯。9第9章 铸

21、造 图9-10三箱造型(a)造下型；(b)翻箱，造中型；(c)造上型；(d)依次敞箱，起模；(e)下芯，合型9第9章 铸 造 图9-11刮板造型(a)带轮；(b)刮板；(c)适型；(d)合型9第9章 铸 造 图9-12震压式紧砂方法9第9章 铸 造 图9-13顶箱起模方法9第9章 铸 造 图9-14芯盒造芯9第9章 铸 造 在造芯过程中，应注意下列一些问题：(1)在型芯内开设通气孔和通气道。形状简单的型芯可以用通气针扎出通气孔；形状复杂的型芯可在型芯内放入蜡线，待烘干时蜡线被烧掉，从而形成通气道。(2)在型芯里放置芯骨。芯骨是放入砂芯中用以加强或支持砂芯的金属构架，其作用是提高型芯的强度。一般

22、用铁丝作小型芯的芯骨，用铸铁棒作大、中型型芯的芯骨。9第9章 铸 造(3)烘干。为进一步提高型芯的强度和透气性，型芯须在专用的烘干炉内烘干。粘土型芯烘干时加热温度为250350，保温36h，然后缓慢冷却；油砂芯烘干温度为200220。9第9章 铸 造 3浇注系统为了使金属液进入型腔而开设在铸型中的一系列通道称为浇注系统。浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成，如图9-15所示。浇注系统的主要作用是：保证金属液平稳地流入并充满型腔；调节浇注速度，防止金属液冲坏型腔；防止熔渣、砂粒或其他杂质进入型腔；调节铸件凝固顺序。浇注系统设计得不合理，铸件易产生夹砂、砂眼、夹渣、浇不足、气孔和缩孔等缺陷

23、。9第9章 铸 造 图9-15浇注系统的组成9第9章 铸 造 4熔炼熔炼熔炼是获得高质量铸件的重要环节。金属液的化学成分不合格，温度过高或过低，是造成铸件力学性能、物理性能降低和铸件产生冷隔、浇不足、变形、开裂、气孔和夹渣、粘砂等缺陷的重要原因。熔炼的要求是：金属液的化学成分合格；金属液的温度合格；熔炼效率高；能耗低；无污染。常用的熔炼设备有：冲天炉(适于熔炼铸铁)、电弧炉(适于熔炼铸钢)、坩埚炉(适于熔炼有色金属)、感应加热炉(适于熔炼铸钢和铸铁等)。9第9章 铸 造 5合箱浇注、落砂清理和检验合箱浇注、落砂清理和检验(1)合箱浇注。将铸型的各个组元(如上型、下型、型芯、浇口杯等)组合成一个

24、完整铸型的操作过程称为合箱。合箱后要保证铸型型腔几何形状、尺寸的准确性和型芯的稳固性。将金属液由浇包注入铸型的操作称为浇注。金属液应在一定的浇注温度下，按合理的浇注速度注入铸型。若浇注温度过高，则金属液吸气多，液体收缩大，铸件就容易产生气孔、缩孔、裂纹及粘砂等缺陷。若浇注温度过低，则金属液流动性变差，就会产生浇不足、冷隔等缺陷。浇注速度过快，金属液对铸型的冲击力过大，容易冲坏铸型，造成夹砂缺陷。9第9章 铸 造(2)落砂清理。用手工或机械使铸件和铸型、型芯(芯砂)、砂箱分离的操作过程称为落砂。浇注后，必须经过一定的时间才能落砂。若过早落砂，就容易产生较大铸造应力，从而导致铸件变形或开裂；此外，

25、过早落砂，还会使铸铁件形成白口组织，增加切削加工难度。清除铸件表面粘砂、型砂(芯砂)和切除铸件上的多余金属(包括浇口、冒口、飞翅和氧化皮)等操作称为清理。9第9章 铸 造(3)检验。铸件的质量检验方法分为外部检验和内部检验。通过眼睛观察，找出铸件的表面缺陷，如铸件外形尺寸不合格、砂眼、粘砂、缩孔、浇不足、冷隔等，称为外部检验。利用一定设备找出铸件的内部缺陷，如气孔、缩松、渣眼、裂纹等，称为内部检验。常用的内部检验方法有化学成分检验、金相检验、力学性能检验、耐压试验、超声波探伤等。9第9章 铸 造 9.2.2 砂型铸造工艺设计砂型铸造工艺设计1.浇注位置的确定浇注位置的确定浇注位置是指铸件在铸型

26、中所处的位置。浇注位置的确定应遵循以下原则：(1)铸件的重要加工面或主要工作面应朝下或处于侧面。因为气体、熔渣、杂质、砂粒等容易上浮，铸件上部质量较差，下部质量较好，所以，铸件的重要加工面或主要工作面应朝下。例如生产车床床身铸件时，应将重要的导轨面朝下，如图9-16所示。9第9章 铸 造(2)铸件的大平面应朝下。这样有利于铸型的充填和气体的排出，可以防止大平面上产生气孔、冷隔、夹砂等缺陷。图9-17所示为电机端盖的浇注位置。(3)易形成缩孔的铸件，应把厚的部分放在分型面附近的上部或侧面，这样便于在铸件厚处直接安置冒口，以利于补缩。(4)应尽可能避免使用吊砂、吊芯和悬臂型芯，防止夹砂缺陷。9第9

27、章 铸 造 图9-16床身的浇注位置9第9章 铸 造 图9-17电机端盖的浇注位置9第9章 铸 造 2分型面的选择分型面的选择铸型组元间的接合面称为分型面。其选择原则如下：(1)应减少分型面的数量，最好使得铸件位于下型中。这样可以简化操作过程，提高铸件的质量和尺寸精度。(2)尽量采用平直面作为分型面，少用曲面作为分型面。这样做可以简化制模和造型工艺。(3)尽量使铸件的主要加工面和加工基准面位于同一个砂箱内。9第9章 铸 造(4)分型面一般都取在铸件的最大截面处，充分利用砂箱高度，不要使模样在一箱内过高。为了保证铸件的质量，一般都是先确定铸件的浇注位置，然后根据降低造型难度的原则确定分型面。在确

28、定铸件的分型面时应尽可能使之与浇注位置相一致，或者使二者相互协调起来。9第9章 铸 造 3工艺参数的选择工艺参数的选择主要工艺参数是指加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率和芯头尺寸等。(1)加工余量。铸件的加工余量是指为了保证铸件加工面尺寸和零件精度，在进行铸件工艺设计时预先增加的、并且在机械加工时切去的金属层厚度。(2)起模斜度。起模斜度是为了使模样容易从铸型中取出或型芯自芯盒脱出，平行于起模方向在模样或芯盒壁上设置的斜度，如图9-18所示。9第9章 铸 造(3)芯头。芯头是型芯的外伸部分，如图9-19所示。芯头不形成铸件的轮廓，只是落入芯座内，对型芯进行定位和支承。芯头设计的原则是使型芯定

29、位准确，安放牢固，排气通畅，合箱与清砂方便。(4)收缩率。在冷却凝固过程中铸件尺寸要缩小，因此制造模样和型芯盒时，要根据合金的线收缩率调整模样与型芯盒尺寸，以保证冷却后铸件的尺寸符合要求。9第9章 铸 造(5)铸造圆角。在设计铸件结构和制造模样时，对相交壁的交角处要做成圆弧过渡，这种圆弧称为铸造圆角。其目的是防止铸件交角处产生缩孔和裂纹，也可防止交角处形成粘砂、浇不足等缺陷。铸造圆角的半径一般为310mm。9第9章 铸 造 图9-18起模斜度9第9章 铸 造 图9-19芯头9第9章 铸 造 4绘制铸造工艺图绘制铸造工艺图铸造工艺图是表示铸型分型面、浇注系统、浇注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施

30、(冷铁、保温衬板)等内容的图样。在确定了铸件浇注位置、分型面、型芯结构、浇注系统及有关参数等内容后，即可按表9-1所列的工艺符号及其表示方法绘制铸造工艺图。图9-20所示是连接盘的零件图和铸造工艺图。9第9章 铸 造 表9-1 铸造工艺符号及其表示方法9第9章 铸 造 图9-20连接盘的零件图和铸造工艺图(a)零件图；(b)铸造工艺图9第9章 铸 造 5绘制铸件图绘制铸件图铸件图是反映铸件实际尺寸、形状和技术要求的图样。图9-21所示是连接盘的铸件图。9第9章 铸 造 图9-21连接盘的铸件图9第9章 铸 造 9.3 铸件结构工艺性铸件结构工艺性 1铸造工艺对铸件结构的要求铸造工艺对铸件结构的

31、要求(1)铸件外形应力求简单。铸件外形尽可能采用平直轮廓，尽量少用非圆曲面，以便于制造模样和造型。(2)应尽量减少分型面。图9-22(a)所示结构，因侧壁凹入，要求两个分型面，需采用三箱造型。这样造型效率低，而且易产生错型缺陷，结构不合理。在不影响使用性能的前提下，改为图9-22(b)所示结构，只有一个分型面，采用两箱造型，降低了造型难度，结构合理。9第9章 铸 造 图9-22减少分型面(a)不合理；(b)合理9第9章 铸 造(3)铸件应有起模斜度。铸件上垂直于分型面的表面(尤其是大型铸件)，为起模方便，应具有起模斜度。(4)铸件应尽量不用或少用活块，如图9-23所示。9第9章 铸 造 图9-

32、23避免活块(a)不合理；(b)合理9第9章 铸 造(5)铸件应尽量不用或少用型芯。如图9-24(a)所示，轴承支架铸件，为获得图中的空腔结构需要采用两个型芯，其中大型芯呈悬臂状，必须增设芯撑，型芯排气不畅，清理也不方便，结构设计不合理。按图9-24(b)进行改进，使两个空腔连通，则只需一个型芯，而且型芯稳固可靠，装配简便，易于排气和便于清理，结构设计合理。(6)型芯要安放稳固，并有利于排气与清理。9第9章 铸 造 图9-24轴承支架铸件(a)工艺性不好；(b)工艺性好9第9章 铸 造 2铸造合金对铸件结构的要求铸造合金对铸件结构的要求(1)铸件壁厚应力求均匀。铸件壁厚不均匀，会产生冷却不均匀

33、，引起大的内应力，从而使铸件产生变形和裂纹，同时，还会因为金属局部积聚产生缩孔。(2)铸件应有合理的壁厚。为保证金属液充满铸型，防止铸件产生浇不足、冷隔等缺陷，铸件壁厚不能小于金属所允许的最小壁厚。表9-2所示为砂型铸造各类铸件最小允许壁厚的参考数值。9第9章 铸 造 表9-2 砂型铸造条件下各类铸件的最小允许壁厚(单位：mm)9第9章 铸 造(3)铸件壁与壁的连接应逐步过渡，要求过渡平缓、圆滑，以便减小金属积聚和热应力，防止缩孔、变形和裂纹产生。应避免锐角连接，如图9-25所示。拐弯和交接处应有较大的圆角连接，如图9-26所示。9第9章 铸 造 图9-25锐角连接(a)不合理；(b)合理9第

34、9章 铸 造 图9-26圆角连接9第9章 铸 造(4)应避免或减少收缩受阻。铸件收缩受阻是产生内应力、变形和裂纹的根本原因。设计铸件结构时，应尽量使其能自由收缩，以减少变形和裂纹。采用图9-27(a)中的直轮辐，轮辐或轮缘易产生裂纹。改为图9-27(b)中的弯曲轮辐时，可借助轮辐的微量变形来减少内应力。可改为图9-27(c)所示的奇数轮辐，可以防止轮辐的变形和裂纹。9第9章 铸 造 图9-27轮辐设计(a)直轮辐；(b)弯曲轮辐；(c)奇数轮辐9第9章 铸 造(5)应尽量避免有过大的水平面。大平面处金属液不易充填，铸件易产生浇不足等缺陷；平面型腔的上表面，由于长时间受金属液烘烤，此处型砂易脱落

35、而使铸件产生夹砂缺陷；大平面处不利于气体和非金属夹杂物的排除，铸件容易产生气孔、夹渣等缺陷。所以，一般将铸件的大平面设计成倾斜结构形式，如图9-28所示。9第9章 铸 造 图9-28避免有过大的水平面(a)不合理；(b)合理9第9章 铸 造 9.4 特种铸造简介特种铸造简介 1金属型铸造金属型铸造金属型铸造是指在重力作用下，将金属液浇入金属型而获得铸件的铸造方法。图9-29所示为垂直分型式金属型。9第9章 铸 造 图9-29垂直分型式金属型9第9章 铸 造 2压力铸造压力铸造 压力铸造是在高压下使金属液高速充填金属型腔，并在压力下凝固而获得铸件的铸造方法。常用压力铸造的压力为570MPa，金属

36、液的充型速度为5100m/s。压力铸造在压铸机上进行，图9-30所示为卧式冷压室压铸机的工作原理图。9第9章 铸 造 图9-30卧式冷压室压铸机(a)合型浇注；(b)压射；(c)开型顶出铸件9第9章 铸 造 3离心铸造离心铸造 离心铸造是将金属液浇入旋转着的铸型中，并在离心力的作用下凝固成铸件的铸造方法。离心铸造的铸型以金属型为主。离心铸造在离心铸造机上进行，离心铸造机分为立式离心铸造机和卧式离心铸造机，如图9-31所示。9第9章 铸 造 图9-31离心铸造示意图(a)立式；(b)卧式9第9章 铸 造 4熔模铸造熔模铸造熔模铸造是用易熔材料(如蜡料)制成模样，然后在模样上包覆若干层耐火涂料，制

37、成型壳，再将模样熔化，排出型外，获得无分型面的铸型，浇注后即可获得铸件的方法。熔模铸造的工艺过程如图9-32所示。9第9章 铸 造 图9-32熔模铸造的工艺过程(a)压型；(b)蜡模压型；(c)蜡模组；(d)制造型壳；(e)浇注9第9章 铸 造 知识窗知识窗铸造新技术铸造新技术 1.实型铸造实型铸造实型铸造又称为汽化模铸造或泡沫塑料模铸造。该方法与砂型铸造的主要区别是它不用木模，而用一种热塑性高分子材料(聚苯乙烯泡沫塑料)制成模样和浇注系统。造型后不取出模样，浇注时模样和浇注系统受热后汽化并蒸发，于是金属液占据其空间，冷却后形成铸件。实型铸造具有造型过程简单，不需要模板和分型，不用型芯等优点，

38、主要用于单件生产重型铸钢件和铸铁件，铸件质量可达50t。9第9章 铸 造 2磁型铸造磁型铸造用聚苯乙烯泡沫塑料制成带有浇注系统的汽化模样，并在模样上涂抹涂料，置于不导磁的铝制砂箱中，往铝制砂箱中充填铁丸或钢丸，经震动紧实后，移入强大的磁场中。在强磁场的作用下，铁丸或钢丸相互吸引，形成一个牢固的、透气性能良好的整体铸型，然后浇注，待金属液冷却凝固后，将铝制箱移出磁场，铁丸或钢丸散落，此时即可取出铸件。磁型铸造与实型铸造相比，主要差别在于造型材料为磁性材料(铁丸或钢丸)而非砂子。9第9章 铸 造 3.负压铸造负压铸造 负压铸造又称V法铸造、减压铸造。该方法是利用真空使密封在砂箱和上、下塑料薄膜之间

39、的无水、无粘结剂的干石英砂紧实并成型。在真空的状态下下芯、合型、浇注和凝固，然后在失去真空的状态下型砂自行溃散，取出铸件。负压铸造的最大优点是铸件质量高。与机器造型比较设备简单，初期投资及运行和维修费用低，模板和砂箱使用寿命长，金属利用率高，可铸出3mm厚的薄壁件。主要缺点是造型操作比较复杂，对于小铸件的生产，其生产率不易提高。9第9章 铸 造 4.悬浮铸造悬浮铸造悬浮铸造是指在浇注金属液时，将一定量的金属粉末加到金属液流中，使其与金属液掺和在一起而流入铸型的一种铸造方法。所添加的粉末材料称为悬浮剂，故因此而得名。常用的添加材料有铁粉、铸铁丸、铁合金粉、钢丸等。悬浮铸造可明显地提高铸钢、铸铁的

40、力学性能，减少金属的体积收缩，防止缩孔和缩松，提高铸件的抗热裂性能，减少铸锭和厚壁铸件中的成分偏析，提高铸件和铸锭的凝固速度。不足之处是对悬浮剂及浇注温度的控制要求较高。9第9章 铸 造 5.半固态铸造半固态铸造半固态铸造是指将既非全呈液态又非全呈固态的固态液态的金属混合浆料，经压铸机压铸，形成铸件的铸造方法。半固态铸造能大大减少对压铸机的热冲击，提高压铸机的使用寿命，明显地提高铸件的质量，降低能量消耗，以便于进行自动化生产。9第9章 铸 造 6.低压铸造低压铸造利用较低的气体压力将金属液压入铸型，并使金属液在一定压力下结晶凝固为铸件的铸造方法称为低压铸造，其工作原理如图9-33所示。9第9章

41、 铸 造 图9-33低压铸造示意图9第9章 铸 造 在盛有金属液的密封坩埚中，由进气管道通入干燥的压缩空气或惰性气体(0.020.08MPa)。金属液在气体压力的作用下，沿升液导管上升，经浇口进入铸型型腔，在保持压力或增大压力的状态下铸件完全凝固。撤除压力后，升液导管中的金属液利用重力流回坩埚中。最后开启铸型，取出铸件。低压铸造是介于重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法。这种方法铸造设备简单，便于操作，容易实现机械化和自动化，适合于金属型、砂型、熔模型等多种铸型，浇注时能够避免充型时金属液的冲刷和飞溅，铸件质量较好。9第9章 铸 造 自自 测测 习习 题题 一、名词解释一、名词解释1.铸造2.

42、砂型铸造3.造型4.造芯5.浇注系统6.流动性7.收缩性8.特种铸造9.压力铸造9第9章 铸 造 二、填空题二、填空题1 特 种 铸 造 包 括 _铸 造、_铸 造、_铸造、_铸造等。2 型 砂 和 芯 砂 主 要 由 _、_和_组成。3造型材料应具备的性能有_性、_性、_性、_性、_性等。4手工造型方法有：_造型、_造型、_造 型、_造 型、_造 型、_造型和_造型等。5浇注系统由_、_、_和_组成。9第9章 铸 造 三、问答题三、问答题1铸造生产有哪些优缺点?2零件、铸件和模样三者在形状和尺寸上有哪些区别?3.选择铸件分型面时，应考虑哪些原则?4.绘制铸造工艺图时应确定哪些主要的工艺参数?5.铸件上产生缩孔的根本原因是什么?顺序凝固为什么能避免缩孔缺陷？6.冒口有什么作用？如何设置冒口？7.设计铸件结构时应遵循哪些原则？8.比较铸铁、铸钢、铸造有色金属的铸造性能。